Diseño de fuente de alimentación conmutada de PCB
En cualquier diseño de PCB, el diseño físico de la fuente de alimentación conmutada es el último enlace. Si el método de diseño es inadecuado, la PCB puede irradiar demasiada interferencia electromagnética y hacer que la fuente de alimentación funcione de manera inestable. A continuación, se muestra un análisis de los asuntos que requieren atención en cada paso .
Flujo de diseño del esquema al PCB
Establecer parámetros de componentes -> netlist del principio de entrada -> configuración de parámetros de diseño -> disposición manual -> cableado manual -> verificar diseño -> revisar -> salida CAM
configuración de parámetros
La distancia entre cables adyacentes debe poder cumplir con los requisitos de seguridad eléctrica y, para facilitar el funcionamiento y la producción, la distancia debe ser lo más amplia posible. El espaciado mínimo debe ser al menos adecuado para el voltaje tolerado. Cuando la densidad del cableado es baja, el espaciado de las líneas de señal puede aumentarse adecuadamente. Para líneas de señal con un gran espacio entre los niveles altos y bajos, el espaciado debe ser lo más corto posible y el espaciado debe aumentarse. Generalmente, Establezca el espaciado de trazas en 8 mil. La distancia entre el borde del orificio interior de la almohadilla y el borde de la placa impresa debe ser superior a 1 mm, lo que puede evitar los defectos de la almohadilla durante el procesamiento. Cuando las trazas conectadas a las almohadillas son delgadas, la conexión entre las almohadillas y las trazas debe diseñarse en forma de gota. La ventaja de esto es que las almohadillas no son fáciles de pelar, pero las huellas y las almohadillas no se desconectan fácilmente.
Disposición de componentes
La práctica ha demostrado que incluso si el esquema del circuito está diseñado correctamente y la placa de circuito impreso no está correctamente diseñada, tendrá un efecto adverso en la confiabilidad de los equipos electrónicos. Por ejemplo, si las dos líneas paralelas delgadas de la placa impresa están muy juntas, provocará el retraso de la forma de onda de la señal y el ruido de reflexión se formará en el terminal de la línea de transmisión; la interferencia causada por la consideración incorrecta de la fuente de alimentación y el suelo hará que el producto sufra El rendimiento cae, por lo tanto, al diseñar placas de circuito impreso, se debe prestar atención al método correcto. Cada fuente de alimentación conmutada tiene cuatro bucles de corriente:
◆ Circuito de CA del interruptor de alimentación
◆ Circuito de CA del rectificador de salida
◆ Bucle de corriente de fuente de señal de entrada
◆ Bucle de entrada de bucle de corriente de carga de salida
El condensador de entrada se carga con una corriente CC aproximada y el condensador de filtro sirve principalmente como una función de almacenamiento de energía de banda ancha; de manera similar, el condensador de filtro de salida también se utiliza para almacenar energía de alta frecuencia del rectificador de salida y eliminar la energía de CC del bucle de carga de salida. Por lo tanto, los terminales de los condensadores del filtro de entrada y salida son muy importantes. Los bucles de corriente de entrada y salida solo deben conectarse a la fuente de alimentación desde los terminales del condensador del filtro respectivamente; si la conexión entre el bucle de entrada / salida y el bucle del interruptor / rectificador de alimentación no se puede conectar al condensador El terminal está conectado directamente y la energía de CA será irradiada al medio ambiente por el condensador del filtro de entrada o salida.
El lazo de CA del interruptor de alimentación y el lazo de CA del rectificador contienen corrientes trapezoidales de alta amplitud. Estas corrientes tienen componentes armónicos altos y su frecuencia es mucho mayor que la frecuencia fundamental del interruptor. La amplitud máxima puede ser hasta 5 veces la amplitud de la corriente continua de entrada / salida continua. El tiempo de transición suele ser Aproximadamente 50ns. Estos dos bucles son los más propensos a las interferencias electromagnéticas, por lo que estos bucles de CA deben colocarse antes que las otras líneas impresas en la fuente de alimentación. Los tres componentes principales de cada bucle son condensadores de filtro, interruptores de potencia o rectificadores, inductores o transformadores. Colóquelos uno al lado del otro y ajuste la posición de los componentes para que la ruta actual entre ellos sea lo más corta posible.
La mejor manera de establecer un diseño de fuente de alimentación conmutada es similar a su diseño eléctrico. El mejor proceso de diseño es el siguiente:
1. Coloque el transformador
2. Diseño de bucle de corriente del interruptor de alimentación
3. Diseño de bucle de corriente del rectificador de salida
4. Circuito de control conectado al circuito de alimentación de CA
Diseñe el bucle de fuente de corriente de entrada y el filtro de entrada Al diseñar el bucle de carga de salida y el filtro de salida de acuerdo con la unidad funcional del circuito, al diseñar todos los componentes del circuito, se deben cumplir los siguientes principios:
● Primero, considere el tamaño de la PCB. Cuando el tamaño de la PCB es demasiado grande, las líneas impresas serán largas, la impedancia aumentará, la capacidad antirruido disminuirá y el costo aumentará; si el tamaño de la PCB es demasiado pequeño, la disipación de calor no será buena y las líneas adyacentes se alterarán fácilmente. La mejor forma de la placa de circuito es rectangular, la relación de aspecto es 3: 2 o 4: 3, los componentes ubicados en el borde de la placa de circuito, generalmente a no menos de 2 mm del borde de la placa de circuito
● Al colocar el dispositivo, considere la posibilidad de realizar una futura soldadura, no demasiado densa.
● Tome los componentes básicos de cada circuito funcional como centro y colóquelos alrededor. Los componentes deben estar dispuestos de manera uniforme, ordenada y compacta en la PCB, minimizar y acortar los cables y las conexiones entre los componentes, y el condensador de desacoplamiento debe estar lo más cerca posible del VCC del dispositivo.
● Para circuitos que operan a altas frecuencias, se deben considerar los parámetros distribuidos entre componentes. Generalmente, el circuito debe disponerse en paralelo tanto como sea posible. De esta manera, no solo es hermoso, sino también fácil de instalar y soldar, y fácil de producir en masa.
● Organice la posición de cada unidad de circuito funcional de acuerdo con el flujo del circuito, haga que el diseño sea conveniente para el flujo de la señal y mantenga la señal en la misma dirección posible
● El primer principio del diseño es garantizar la velocidad de enrutamiento, prestar atención a la conexión de los cables voladores al mover el dispositivo y juntar los dispositivos con la relación de conexión.
● Reduzca el área del bucle tanto como sea posible para suprimir la interferencia de radiación de la fuente de alimentación conmutada
4. Cableado
La fuente de alimentación conmutada contiene señales de alta frecuencia. Cualquier línea impresa en el PCB puede funcionar como una antena. La longitud y el ancho de la línea impresa afectará su impedancia e inductancia, afectando así la respuesta de frecuencia. Incluso las líneas impresas que pasan señales de CC pueden acoplarse a señales de radiofrecuencia de líneas impresas adyacentes y causar problemas en el circuito (incluso irradiar señales de interferencia nuevamente). Por lo tanto, todas las líneas impresas que pasan corriente alterna deben diseñarse lo más cortas y anchas posible, lo que significa que todos los componentes conectados a las líneas impresas y otras líneas eléctricas deben colocarse muy cerca.
La longitud de la línea impresa es proporcional a la inductancia e impedancia que exhibe, mientras que el ancho es inversamente proporcional a la inductancia e impedancia de la línea impresa. La longitud refleja la longitud de onda de la respuesta de la línea impresa. Cuanto mayor sea la longitud, menor será la frecuencia a la que la línea impresa puede enviar y recibir ondas electromagnéticas, y puede irradiar más energía de radiofrecuencia. De acuerdo con el tamaño de la corriente de la placa de circuito impreso, intente aumentar el ancho de la línea de alimentación para reducir la resistencia del bucle. Al mismo tiempo, haga que la dirección de la línea eléctrica y la línea de tierra sean coherentes con la dirección de la corriente, lo que ayuda a mejorar la capacidad anti-ruido. La conexión a tierra es la rama inferior de los cuatro bucles de corriente de la fuente de alimentación conmutada. Desempeña un papel muy importante como punto de referencia común para el circuito. Es un método importante para controlar la interferencia. Por lo tanto, la ubicación del cable de conexión a tierra debe considerarse cuidadosamente en el diseño. La combinación de varias conexiones a tierra provocará un suministro de energía inestable.
5. Comprobar
Una vez que se completa el diseño del cableado, es necesario verificar cuidadosamente si el diseño del cableado cumple con las reglas establecidas por el diseñador y, al mismo tiempo, también es necesario confirmar si las reglas establecidas cumplen con los requisitos del proceso de producción de la placa impresa. En general, verifique la línea y la línea, la línea y la almohadilla del componente, la línea Si las distancias entre orificios pasantes, almohadillas de componentes y orificios pasantes, orificios pasantes y orificios pasantes son razonables, y si cumplen con los requisitos de producción. Si el ancho de la línea eléctrica y la línea de tierra son apropiados, y si hay un lugar para ensanchar la línea de tierra en la PCB. Nota: Algunos errores se pueden ignorar. Por ejemplo, cuando una parte del contorno de algunos conectores se coloca fuera del marco de la placa, se producirán errores al verificar el espaciado; además, cada vez que se modifique el cableado y las vías, el cobre debe volver a enchaparse.
La revisión se basa en la "lista de verificación de PCB", que incluye reglas de diseño, definiciones de capas, anchos de línea, espaciado, almohadillas y configuraciones de vía, y también se centra en revisar la racionalidad del diseño del dispositivo, el enrutamiento de las redes eléctricas y terrestres y las redes de reloj de alta velocidad. El cableado y blindaje, la colocación y conexión de condensadores de desacoplamiento, etc.
6. Salida de diseño
Notas sobre la salida de archivos Gerber:
● Las capas que deben imprimirse son la capa de cableado (capa inferior), la capa de serigrafía (incluida la serigrafía superior e inferior), la máscara de soldadura (máscara de soldadura inferior), la capa de perforación (capa inferior) y también la generación de archivos de perforación (NC Drill)
● Al configurar la capa de la capa de la serigrafía, no seleccione el tipo de pieza, seleccione la capa superior (capa inferior) y el contorno, el texto y la línea de la capa de la serigrafía.
● Al configurar la Capa de cada capa, seleccione BoardOutline. Cuando configure la Capa de la capa de la serigrafía, no seleccione el Tipo de Parte, y seleccione el Contorno, el Texto y la Línea de la capa superior (capa inferior) y la capa de la serigrafía.